DE3347262C2

DE3347262C2 - Gleichlaufgelenk

Info

Publication number: DE3347262C2
Application number: DE3347262A
Authority: DE
Inventors: Klaus Prof. Dr.-Ing. 8000 München Ehrlenspiel; Thomas Dipl.-Ing. 8900 Augsburg John; Andreas 8033 Krailling Schuierer
Original assignee: Uni Cardan AG
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1983-12-28
Filing date: 1983-12-28
Publication date: 1986-07-31
Also published as: IT8405229A0; IT8405229A1; GB2152192B; JPS60146920A; GB2152192A; ES282242U; FR2557654A1; ES282242Y; IT1180621B; US4643698A; GB8432219D0; IT8407083V0; DE3347262A1; JPH0151689B2

Abstract

Bei dem Gelenk sind an dem Ende der einen Welle wenigstens drei über den Umfang verteilte Koppeln um radiale Achsen schwenkbar gelagert, an dem Ende der anderen Welle wenigstens drei über den Umfang verteilte, radiale Bolzen angeordnet, die in Langlochausnehmungen der Koppeln eingreifen, und an einem Wellenende ist eine axial vorstehende, in einer am Ende der anderen Welle ausgebildeten Ausnehmung zu mehr als der Hälfte aufgenommene Zentrierkugel angebracht. Das Gelenk kann Winkelversatz zwischen den Wellen ausgleichen, seine Funktion wird durch Spiel der Koppelglieder kaum beeinträchtigt, und die Drehmomentübertragung kann durch höhere Koppelzahl im Vergleich zu einem Tripodegelenk erheblich gesteigert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenk für die winkelbewegliche Verbindung zweier Wellen.

Aus der Veröffentlichung »Kraus, P..: Grundlagen des systematischen Getriebeaufbaus, Verlag Technik Berlin, 1952, Bild 36«, sind unter anderem einzelne Koppeln bekannt, bei denen ein achsparalleler Zapfen fest oder um eine senkrecht zur Drehachse der Koppel liegende Achse pendelnd angeordnet ist, der das erste Koppelglied bildet, in ein sich axial öffnendes Langloch, das sich radial zur Drehachse der Koppel erstreckt und das zweite Koppelglied bildet, eingreift. Nachteilig bei diesen Koppeln ist der Umstand, daß eine Vergrößerung des Beugewinkels eine radiale Vergrößerung der Koppel zur Vergrößerung des Langloches erforderlich macht. Für vergrößerte Beugewinkel und erhöhte Drehmomente sind die dort gezeigten Koppeln weniger geeignet.

Aus der DE-OS 32 03 139 ist ein winkelbewegliches Gleichlaufgelenk für die Verbindung zweier Wellen bekannt, bei dem an einem Wellenende in einer Gelenkgabel eine um eine Achse schwenkbare, eine Ausnehmung enthaltende, rahmenförmige Koppel und am Ende der anderen Welle ein quer zur Wellenachse angeordneter, in die Ausnehmung eingreifender Bolzen angeordnet ist. Ferner sind zur Zentrierung am Ende der einen Welle eine Zentrierkugel und in dem Bolzen an der anderen Welle eine kugelkalottenförmige Aufnahme für die Zentrierkugel vorgesehen. Bei der praktischen Ausführung dieses Gelenks hat sich gezeigt, daß es gegenüber dem Spiel zwischen dem Bolzen und der rahmenförmigen Koppel empfindlich ist. Wird dieses Spiel zu groß, kann die Koppel nicht mehr eindeutig angesteuert werden. Die Koppel stellt sich dann nicht mehr zwangsläufig in der Halbierungsebene ein, sondern sie kann bei bestimmten Winkellagen der Wellen beliebige Stellungen einnehmen. Außerdem ist die Übertragungskapazität begrenzt, da das Drehmoment nur an zwei diagonalen Stellen durch die Koppel übertragen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleichlauf-Wellengelenk zu schaffen, das Winkel versatz zwischen den Wellen ausgleichen kann und dessen Funktion nicht mehr so stark von dem Spiel zwischen den Koppelgliedern beeinträchtigt wird. Darüber hinaus soll auch das Kraftübertragungsvermögen des Gelenks gesteigert werden. Große Beugewinkel sollen sich problemlos darstellen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem Ende der einen Welle wenigstens drei über den Umfang verteilte Koppeln, in denen axiale Langlochausnehmungen ausgebildet sind, um radiale Achsen schwenkbar gelagert sind, daß an dem Ende der anderen Welle wenigstens drei über den Umfang verteilte, radiale, zylindrische Bolzen angeordnet sind, die in die Langlochausnehmungen in den Koppeln in Linienberührung mit den Seitenwänden der Langlochausnehmungen eingreifen, und liaß an einem Wellenende eine axial vorstehende, in einer am anderen Wellenende ausgebildeten Ausnehmung zu mehr als der Hälfte aufgenommene Zentrierkugel angebracht ist, wobei die Abstände des Mittelpunktes der Zentrierkugel von der durch die Schwenkachsen gelegten Ebene und von der durch die Bolzenachsen gelegten Ebene gleich sind.

Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäß vorgesehene Verbindung zwischen den mindestens drei umfangsverteilten Zapfen und den mindestens drei umfangsverteilten Langlochkoppeln wesentlich weniger im Spiel beeinträchtigt wird als die Verbindung mittels einer Rahmenkoppel. Die erfindungsgemäß verwendeten Langlochkoppeln stellen sich bei allen Winkellagen der Wellen zueinander in der Halbierungsebene ein, so daß Gleichlauf der Wellen gewährleistet ist. Die Anzahl der Übertragungselemente ist mindestens drei und kann theoretisch beliebig vergrößert werden, so daß dementsprechend das Drehmomentübertragungsvermögen gesteigert wird.

Das erfindungsgemäße Gelenk mit drei Bolzen hat darüber hinaus gegenüber dem Tripodegelenk den wesentlichen Vorteil, daß der Orbitalfehler wegfällt und demzufolge das Gelenk unter Abwinkelung wesentlich hochtouriger als ein Tripodegelenk gefahren werden kann. Wesentlich ist bei dem erfindungsgemäßen Gelenk auch, daß die Abstände des Mittelpunktes der Zentrierkugel von der durch die Schwenkachsen der Koppel gelegten Ebene und von der durch die Bolzenachsen gelegten Ebene gleich sind. Diese Gleichheit ist dadurch gewährleistet, daß die Zentrierkugel in der vorzugsweise kugelförmigen Ausnehmung zu mehr als der Hälfte aufgenommen und dadurch der Drehpunkt fixiert ist.

Die Koppeln sind zweckmäßigerweise auf einer flanschartigen Wellenerweiterung angebracht. Auf diese Weise wird ein ausreichender radialer Abstand der Koppeln vom Drehpunkt erreicht und der gewünschte Beugewinkel ermöglicht. Der Beugewinkel kann 15° und mehr betragen. Er wird neben dem genannten radialen Abstand der Koppeln vom Drehpunkt durch die Länge der Langlochausnehmungen bestimmt.

Da die Bolzen bei Abwinkelung unter Drehmomentübertragung in den Langlochausnehmungen Schwingungsbewegungen ausführen, kann man zur Verringerung der Reibung auf die Mantelflächen der Bolzen Wälz- und Nadellager aufsetzen.

Die erfindungsgemäß eingesetzten getriebetechni-

sehen Koppeln können auch mit elastischen Koppelelementen kombiniert werden. Als elastisches Element kann eine Drehstabfeder für die Anbringung der Übertragungskoppel an dem Wellenflansch eingesetzt werden. Die Koppel kann dabei z. B. eine getriebetechnisehe Langlochkoppel sein. Bei Einsatz elastischer Koppelelemente treten bei Abwinkelung Rückstellkräfte auf, die den Wirkungsgrad des Gelenks beeinträchtigen.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gelenks wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht des Gelenks, teilweise im Schnitt;

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II der Fig. 1;

Fig.3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1; und

F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1.

Nach den Figuren ist am Ende der Antriebswelle 1 eine flanschartige Wellenerweiterung l^a ausgebildet. In die Erweiterung sind umfangsseitig gleichmäßig verteilt drei radiale Mitnehmerbolzen 4 fest eingesetzt. Auf jedem Bolzen 4 ist eine Übertragungskoppel 5 um die Achse 4^a schwenkbar gelagert. Die Übertragungskoppel 5 ist dabei mit Zwischenlage eines Ringes 3 auf dem Flansch I³ abgestützt und durch den Sicherungsring 6 auf dem Bolzen 4 gehalten. Die Übertragungskoppel 5 hat in dem von dem Mitnehmerbolzen 4 entfernten Bereich ein Langloch 5" für den abtriebsseitigen Eingriff.

Nahe dem Ende der Abtriebswelle 2 sind auf einer flanschartigen Erweiterung 2^a umfangsseitig drei gleichmäßig über den Umfang verteilte, d. h. miteinander einen Zentriwinkel von 120° bildende, radiale Mitnehmerbolzen 7 angebracht, die sich bei gestrecktem Gelenk etwa mittig in den Langlöchern 5" befinden. Die Bolzen 7 haben eine zylindrische Mantelfläche, während die Langlöcher 5^a in Übertragungsrichtung ebenflächig ausgebildet sind, so daß sich ein linearer Kontakt ergibt. Die Mitnehmerbclzen 7 sind bei Drehung der Wellen unter Abwinkelung des Gelenks in den Langlöchern 5" mit nur geringem Spiel gleitend beweglich, wie auch aus den F i g. 3 und 4 ersichtlich ist. Die Mantelflächen der Mitnehmerbolzen 7 können jedoch auch mit Wälzlagern besetzt werden, um Reibung und Verschleiß bei.n Betrieb des Gelenks zu verringern.

Eine Zentrierkugel 8 mit einem Gewindezapfen 8^a ist in die flanschartige Wellenerweiterung l^a axial eingeschraubt, so daß die Kugel 8 mit ihrem Krümmungsmittelpunkt auf der Achse der Welle 1 fixiert ist. In das Ende der Abtriebswelle 2 ist stirnseitig eine Ausnehmung 2^b eingearbeitet, in der die Zentrierkugel 8 aufgenommen ist. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Kugel 8 in der Ausnehmung 2* durch drei radial gerichtete, umfangsmäßig verteilte Gewindestifte 9 gehalten, von denen in F i g. 1 nur einer sichtbar ist. Auf diese Weise werden die Wellen 1 und 2 axial zueinander festgelegt, wobei die Abwinkelung des Gelenks mit dem Mittelpunkt der Kugel 8 als Drehpunkt möglich ist. Der Beugewinkel bei der dargestellten Ausführungsform des Gelenks beträgt ungefähr 15°, wobei dieser Winkel durch den Anschlag der Mitnehmerbolzen 7 an den Rundflächen der Langlöcher 5" begrenzt ist. Durch eine längere Ausbildung der Langlöcher 5" kann der Beugewinkel noch vergrößert werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. Darüber hinaus können die getriebetechnischen Koppeln 5 mit elastischen Übertragungselementen wie Drehstabfedern kombiniert werden, wodurch bereits eine weitgehende Zentrierung gegeben ist.

Das erfindungsgemäße Gleichlaufgelenk gestattet die Übertragung von Drehmomenten und Drehbewegungen bei Abwinkelungen in beliebigen Richtungen. Dabei kann bei höherer Zahl von Übertragungskoppeln ein größeres Drehmoment als durch ein Tripodegelenk übertragen werden, und es kann im Vergleich zu diesem hochtouriger gefahren werden. Zudem werden die bei dem Gelenk nach der DE-OS 32 03 139 auftretenden Ansteuerungsprobleme bei bestimmten Abwinkelungen vermieden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gleichlaufgelenk für die winkelbewegliche Verbindung von zwei Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ende der einen Welle (1) wenigstens drei über den Umfang verteilte Koppeln (5), in denen axiale Langlochausnehmungen (5a) ausgebildet sind, um radiale Achsen (4a) schwenkbar gelagert sind, daß an dem Ende der anderen Welle (2) wenigstens drei über den Umfang verteilte, radiale, zylindrische Bolzen (7) angeordnet sind, die in die Langlochausnehmungen (5a) in den Koppeln (5) in Linienberührung mit den Seitenwänden der Langlochausnehmungen (5a) eingreifen, und daß an einem Wellenende eine axial vorstehende, in einer am anderen Wellenende ausgebildeten Ausnehmung (2b) zu mehr als der Hälfte aufgenommene Zentrierkugel (8) angebracht ist, wobei die Abstände des Mittelpunktes der Zentrierkugel (8) von der durch die Schwenkachsen (4a) gelegten Ebene und von der durch die Bolzenachsen (7a) gelegten Ebene gleich sind.

2. Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeln (5) auf einer flanschartigen Wellenerweiterung(la,>angebracht sind.

3. Gleichlaufgelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Mantelfläche der zylindrischen Bolzen (7) Wälz- oder Nadellager aufgesetzt sind.